Введение в оптику и геометрическая оптика

Свет, который мы видим, состоит из всех цветов радуги, которые находятся в белом свете.

Когда лучи света попадают на границу раздела двух сред, например, воздух - стекло, они могут отражаться или проходить сквозь среду (преломляться).

Зеркало отражает свет, поэтому мы видим в нем свое отражение. Стекло пропускает большую часть света. Это связано с тем, как свет отражается и преломляется на границе раздела воздух-стекло.

Ложка в стакане воды выглядит поломанной, потому что свет преломляется при переходе из воды в воздух, то есть меняет направление распространения.

Очки используют преломление света, чтобы исправить зрение. Лінзы очков преломляют свет таким образом, чтобы свет фокусировался на сетчатке глаза.

Геометрическая оптика изучает поведение световых лучей как прямых линий, не учитывая их волновую природу. Она позволяет описать основные оптические явления, такие как отражение и преломление.

Человек, щурящий глаза, чтобы лучше видеть, делает это инстинктивно, не зная о том, что он изменяет размер линзы своего глаза.

Чтобы проектировать и создавать оптические приборы (лупы, очки, телескопы), необходимо понимать законы отражения и преломления света.

Глаз человека - сложный оптический инструмент. Он использует преломление света для фокусировки изображения на сетчатке.

При изучении отражения и преломления света, его волновые свойства не важны, поэтому можно рассматривать лучи света как прямые линии.

Раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах, отражения света от зеркально отражающих поверхностей и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах без учета его волновых свойств.

Модель, которая использует законы преломления и отражения света для объяснения его поведения, не учитывая волновые свойства.

В геометрической оптике мы НЕ отрицаем волновые свойства света. Мы просто используем упрощенную модель, чтобы получить общие закономерности и спрогнозировать поведение света.

Тонкая линза - это упрощенная геометрическая модель, которая предполагает, что толщина линзы намного меньше радиусов ее поверхностей.

Закономерности, выведенные для тонкой линзы, применяются ко всем линзам, как в реальном мире, так и в оптических системах, которые состоят из множества линз.

Явления, которые не могут быть объяснены геометрической оптикой, но проявляются из-за волновых свойств света, например, дифракция и интерференция.

Свойство света, при котором волны разных частот (цветов) преломляются под разными углами и потом распространяются в разных направлениях.

Явление, возникающее при встрече двух волн, при котором волны усиливают или ослабляют друг друга, в зависимости от разности фаз.

Явление, возникающее, когда свет проходит через узкую щель и отклоняется от прямолинейного распространения.

Явление, в котором свет из луча преобразуется в поток частиц, например, в процессе фотоэффекта.

Свет выбивает электроны из вещества. Это явление не может быть объяснено геометрической оптикой.

Свет оказывает давление на поверхности.

Модель, которая объясняет квантовые свойства света, например, фотоэффект и давление света.

Геометрическая оптика является упрощенной моделью, но она очень важна для понимания работы оптических приборов.